@inproceedings{RiegervandeParRabletal., author = {Rieger, Anna and van de Par, Steven and Rabl, Hans-Peter and Oetjen, Arne}, title = {Sch{\"a}rfeurteile f{\"u}r tonhaltige Ger{\"a}usche und die Konsequenzen f{\"u}r die instrumentelle psychoakustische Analyse}, series = {Fortschritte der Akustik - DAGA 2024, 50. Jahrestagung f{\"u}r Akustik, 18.-21. M{\"a}rz 2024 in Hannover}, booktitle = {Fortschritte der Akustik - DAGA 2024, 50. Jahrestagung f{\"u}r Akustik, 18.-21. M{\"a}rz 2024 in Hannover}, publisher = {Deutsche Gesellschaft f{\"u}r Akustik e.V. (DAGA)}, address = {Berlin}, isbn = {978-3-939296-22-5}, pages = {1210 -- 1213}, abstract = {In einer vorrangegangenen Studie wurde der Einfluss psychoakustischer Parameter auf Pr{\"a}ferenzurteile f{\"u}r konsonante und dissonante Ger{\"a}usche untersucht. Diese Ger{\"a}usche hatten die gleiche Lautheit und basierten auf einem festen Rauschhintergrund und eingebetteten hochfrequenten Tonkomponenten. Es zeigte sich, dass die Pr{\"a}ferenzurteile eines Probandenkollektives durch ebenfalls erhobene Subjektivurteile zu Sch{\"a}rfe, Tonhaltigkeit und Dissonanz mit hoher Pr{\"a}zision vorhergesagt werden konnten.Durch das angewandte Versuchsdesign konnte diese rein auf Subjektivbeurteilungen bestehende Vorhersage mit einer instrumentellen Vorhersage der Pr{\"a}ferenzurteile verglichen werden. Der Vergleich ergab einen niedrigeren Korrelationskoeffizienten f{\"u}r die modellbasierte Vorhersage, was auch durch die sehr niedrige Korrelation (R2<0,2) der berechneten Sch{\"a}rfe nach DIN45692 mit den Sch{\"a}rfe-Subjektivurteilen zu begr{\"u}nden war. Eine m{\"o}gliche Erkl{\"a}rung der unzureichenden Prognose der Sch{\"a}rfeurteile k{\"o}nnte in der Bewertungsstrategie der Proband:innen zu finden sein. F{\"u}r die getesteten Ger{\"a}usche mit auff{\"a}lligen tonalen Komponenten k{\"o}nnte statt der Sch{\"a}rfe des Gesamtger{\"a}uschs nur die Sch{\"a}rfe des tonalen Ger{\"a}uschobjekts ber{\"u}cksichtigt worden sein. Die Sch{\"a}rfe-Analyse der auf ihren tonalen Anteil reduzierten Signale zeigt eine sehr gute {\"U}bereinstimmung mit den Subjektivurteilen, was die Hypothese einer Trennung von Ton- und Rauschobjekten unterst{\"u}tzt. Es wird diskutiert, ob und wie das Paradigma der akustischen Objekttrennung in der Modellierung psychoakustischer Empfindungsgr{\"o}ßen Anwendung finden kann.}, language = {de} } @article{WalterSchwanzerHagenetal., author = {Walter, Stefanie and Schwanzer, Peter and Hagen, Gunter and Rabl, Hans-Peter and Dietrich, Markus and Moos, Ralf}, title = {Combined Ash and Soot Monitoring for Gasoline Particulate Filters Using a Radio-Frequency-Based Sensor}, series = {Emission Control Science and Technology}, journal = {Emission Control Science and Technology}, publisher = {Springer}, doi = {10.1007/s40825-023-00235-y}, pages = {9}, abstract = {Increasingly stringent emission limits have made particulate filters necessary for gasoline engines. Similar to diesel applications, gasoline particulate filters (GPFs) can be monitored by differential pressure measurement or by the radio-frequency-based filter diagnosis (RF sensor). In addition to measuring the soot loading, ash detection is critical for monitoring the GPF over the entire vehicle lifetime. Because the RF sensor detects the filter loading through a change in the dielectric properties of the GPF, it can detect not only soot but also ash. In diesel applications, the RF sensor has already demonstrated its potential for ash detection. To verify the feasibility of simultaneous ash and soot monitoring for GPFs, filters were loaded with ash on an engine test bench and measured on a lab test bench under defined synthetic exhaust gas conditions. By evaluating resonant modes, soot and ash could be clearly distinguished, as ash mainly affects the resonant frequency, while soot also changes the quality factor due to its high dielectric losses. However, higher soot loadings could not be detected by the resonant parameters, but instead by a frequency-averaged transmission signal. While the presence of ash caused an offset in this signal, its sensitivity to soot was not affected. Thus, the influence of ash can be corrected if the signal in the soot-free filter state is known, e.g., from the behavior of the resonant parameters. Therefore, even with a continuously increasing ash loading over the lifetime of a vehicle, an accurate soot detection is possible with the RF sensor.}, language = {en} } @article{WalterSchwanzerSteineretal., author = {Walter, Stefanie and Schwanzer, Peter and Steiner, Carsten and Hagen, Gunter and Rabl, Hans-Peter and Dietrich, Markus and Moos, Ralf}, title = {Mixing Rules for an Exact Determination of the Dielectric Properties of Engine Soot Using the Microwave Cavity Perturbation Method and Its Application in Gasoline Particulate Filters}, series = {Sensors}, volume = {22}, journal = {Sensors}, number = {9}, publisher = {MDPI}, address = {Basel}, doi = {10.3390/s22093311}, pages = {1 -- 17}, abstract = {In recent years, particulate filters have become mandatory in almost all gasoline-powered vehicles to comply with emission standards regarding particulate number. In contrast to diesel applications, monitoring gasoline particulate filters (GPFs) by differential pressure sensors is challenging due to lower soot masses to be deposited in the GPFs. A different approach to determine the soot loading of GPFs is a radio frequency-based sensor (RF sensor). To facilitate sensor development, in previous work, a simulation model was created to determine the RF signal at arbitrary engine operating points. To ensure accuracy, the exact dielectric properties of the soot need to be known. This work has shown how small samples of soot-loaded filter are sufficient to determine the dielectric properties of soot itself using the microwave cavity perturbation method. For this purpose, mixing rules were determined through simulation and measurement, allowing the air and substrate fraction of the sample to be considered. Due to the different geometry of filter substrates compared to crushed soot samples, a different mixing rule had to be derived to calculate the effective filter properties required for the simulation model. The accuracy of the determined mixing rules and the underlying simulation model could be verified by comparative measurements on an engine test bench.}, language = {en} } @inproceedings{RiegerOetjenvandeParetal., author = {Rieger, Anna and Oetjen, Arne and van de Par, Steven and Rabl, Hans-Peter}, title = {Einfluss der Dissonanz auf die Wahrnehmung der Ger{\"a}uschqualit{\"a}t}, series = {Fortschritte der Akustik DAGA 2022: 48. Jahrestagung f{\"u}r Akustik, 21. - 24. M{\"a}rz 2022, Stuttgart und Online}, volume = {48}, booktitle = {Fortschritte der Akustik DAGA 2022: 48. Jahrestagung f{\"u}r Akustik, 21. - 24. M{\"a}rz 2022, Stuttgart und Online}, publisher = {Deutsche Gesellschaft f{\"u}r Akustik e.V.}, address = {Stuttgart}, language = {de} } @article{EmbergerAltmannGebhardetal., author = {Emberger, Peter and Altmann, Robert and Gebhard, J{\"u}rgen and Thuneke, Klaus and Winkler, Markus and T{\"o}pfer, Georg and Rabl, Hans-Peter and Remmele, Edgar}, title = {Combustion characteristics of pure rapeseed oil fuel after injection in a constant volume combustion chamber with a non-road mobile machinery engine solenoid injector}, series = {Fuel}, journal = {Fuel}, number = {320}, publisher = {Elsevier}, doi = {10.1016/j.fuel.2022.123979}, abstract = {Pure rapeseed oil fuel (R100) according to standard DIN 51605 is a greenhouse gas saving option for the mobility sector. With its high energy density close to diesel fuel, R100 is suitable to operate non-road mobile machinery with a high power demand and long operating time, where electric drives reach their limits. Advantages are indicated for its use in environmentally sensitive areas like agriculture since R100 is highly biodegradable and non-toxic. However, R100 is characterised by differing physical and chemical properties compared to diesel. The objective of the research is to investigate the differences in the ignition and combustion behaviour of R100 compared to diesel fuel (DF). For this purpose, a constant volume combustion chamber is used, which is equipped with a modern solenoid injector for engines of non-road mobile machinery. The researched injector shows a different hydraulic behaviour when using R100 compared to DF in that the injected fuel mass is lower with R100 than with DF. In combination with the 14 \% by mass lower calorific value, less energy output is determined with R100. When varying the injection pressure, the impact on the ignition delay and combustion behaviour is much higher for R100 than for DF. Specifically, an increase of the injection pressure supports mixture preparation and thus partially compensates the differing physical properties of R100. The results of ignition delay measurements and net heat release analysis are as follows: At low load conditions with low injection pressure as well as a low combustion chamber temperature and pressure, R100 ignites later and shows a further delayed combustion compared to diesel. The opposite is observed for medium and high load conditions, where R100 ignites faster and without delayed combustion in comparison to DF. Thus, an adjustment of the heat release of R100 at the same level as for DF is possible by modifying the injection strategy. The research shows that for an optimised combustion of R100 the injection settings must be adjusted for every operation point separately. The results indicate how the injection parameters should be adjusted for different load conditions to realise a high-quality engine calibration for R100.}, language = {en} } @phdthesis{Weber, author = {Weber, Sebastian}, title = {Charakterisierung verschiedener Wassereinspritztechnologien f{\"u}r Ottomotoren}, doi = {10.25673/86462}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:ma9:1-1981185920-884176}, pages = {xvii, 151}, abstract = {Die Reduktion von Kraftstoffverbrauch und Schadstoffemission bei gleichzeitiger Verbesserung der Fahrleistung bei kleinerem Hubraum und reduzierter Zylinderzahl, die erh{\"o}hte Performance und die Kompatibilit{\"a}t mit elektrifizierten Komponenten beschreiben die aktuellen Ziele und Herausforderungen der modernen Ottomotorentwicklung. Um alle Herausforderungen zu erf{\"u}llen, muss ein st{\"o}chiometrischer Betrieb sichergestellt werden. Dabei kann es jedoch an der Volllast zur {\"U}berschreitung thermischer Grenzen im Abgaspfad kommen, weswegen die Abgastemperatur ohne Leistungsverluste abgesenkt werden muss. Die Wassereinspritzung kombiniert Downsizing, Leistungssteigerung und die Verbesserung der Schadstoffemissionen wirkungsvoll miteinander und k{\"o}nnte einen Beitrag zur Erreichung der Klimaziele leisten. Um ein optimales Systemlayout zu erarbeiten, sind prozessuale Betrachtungen oft nicht ausreichend. Vielmehr m{\"u}ssen die Ph{\"a}nomene im Brennraum beobachtet werden. Schwerpunktm{\"a}ßig sind dies die Einbringung des Wassers, der Wandkontakt, die Spray- und Wandfilmverdampfung und somit die Wirksamkeit der Abgastemperaturreduktion und die Verbesserung des indizierten Wirkungsgrads. In einem ersten Schritt werden die Thermodynamik bei Wassereinspritzung analysiert und verschiedene Einspritztechnologien miteinander verglichen. Fokussiert wird die Verbrennung, die Ver{\"a}nderung in den gasf{\"o}rmigen und festen Abgasbestandteilen und die mechanische Belastung der Aggregate durch die Verbesserung der Z{\"u}ndwinkel. Die Mischungseinspritzung {\"u}ber den zentralen Hochdruckinjektor vereint den geringsten Wasserverbrauch mit bestm{\"o}glicher Schwerpunktlage, starker Reduktion des Partikelausstoßes und akzeptabler Erh{\"o}hung der mechanischen Belastung und ist damit das favorisierte Konzept. Neben den prozessualen Betrachtungen werden mit einem optisch zug{\"a}nglichen Versuchstr{\"a}ger zwei laseroptische Messtechniken zur Visualisierung fl{\"u}ssigen Wassers und der spektralen Trennung zwischen Wasser und Kraftstoff entwickelt und validiert. Damit werden die verschiedenen Varianten optisch vermessen und die Sensitivit{\"a}t gegen{\"u}ber ver{\"a}nderten Betriebs- und Randbedingungen ermittelt. Die Sammlereinspritzung zeigt die gr{\"o}ßten Tropfen, gefolgt von der Saugrohr- und der Mischungseinspritzung. Auch hat diese den mit Abstand gr{\"o}ßten Wandkontakt und die geringste Verdampfungsrate, ist zus{\"a}tzlich anf{\"a}llig f{\"u}r zyklische Schwankungen. Die Saugrohreinspritzung kennzeichnen kleine Tropfen, ein konzentriertes Einstr{\"o}men durch den Ventilspalt, ein fl{\"a}chiger Wandfilm auf der Kolbenoberseite und die Verbesserung der Tropfenverdampfung durch Turbulenz und die Nutzung von Phasing. Favorit ist abermals die Mischungseinspritzung. Eine hohe Wandfilm- und unmittelbare Sprayverdampfung kennzeichnen das System, wobei eine Erh{\"o}hung des Einspritzdrucks die Verdampfungsrate signifikant verbessert. Außerdem ist die Einspritzdauer am geringsten und die Reproduzierbarkeit am gr{\"o}ßten, jedoch auch der applikative Aufwand. Am favorisierten System werden weitere Analysen durchgef{\"u}hrt, unter anderem zur Ver{\"a}nderung der Bauteiltemperaturen, der Vergleich mit einer Ethanoleinspritzung oder die vielversprechende Kombination in Form einer Wasser-Ethanol-Mischungseinspritzung. Auf Basis der experimentellen Erkenntnisse wird ein CFD-Verfahren vorgestellt, das die Wassereinspritzung abbildet und somit die Virtualisierung in der Produktentwicklung vorantreibt. Neben der methodischen Vorgehensweise wird das Verfahren validiert und am Einzylinder- und Vollmotorbetriebspunkt vorgestellt. Die auftretenden Unterschiede werden analysiert und ausgew{\"a}hlte Parameteranalysen durchgef{\"u}hrt. Mit den Simulationen kann nachvollzogen werden, wie das Wasser die Zylinderlaufbahn benetzt und mit dem Kolben interagiert. Zusammenfassend charakterisiert diese Arbeit die g{\"a}ngigen Wassereinspritzvarianten auf unterschiedlichen Ebenen, gibt Optimierungsempfehlungen f{\"u}r die bestm{\"o}gliche Medienverdampfung und empfiehlt die Mischungseinspritzung als Systemlayout.}, subject = {Kolbenkraftmaschine}, language = {de} } @article{SchwanzerSchillingerMieslingeretal., author = {Schwanzer, Peter and Schillinger, Maximilian and Mieslinger, Johann and Walter, Stefanie and Hagen, Gunter and Maerkl, Susanne and Haft, Gerhard and Dietrich, Markus and Moos, Ralf and Gaderer, Matthias and Rabl, Hans-Peter}, title = {A Synthetic Ash-Loading Method for Gasoline Particulate Filters with Active Oil Injection}, series = {SAR International Journal of Engines}, volume = {14}, journal = {SAR International Journal of Engines}, number = {4}, publisher = {SAE International}, issn = {1946-3936}, doi = {10.4271/03-14-04-0029}, pages = {493 -- 506}, abstract = {To reduce particulate emissions, the use of particulate filters in diesel engines is meanwhile state of the art, while the integration of such systems in gasoline engines is now also necessary in order to comply with today's regulations. Over its lifetime, a gasoline particulate filter (GPF) collects ash components of fuel, lubrication oil, and materials originating from the catalytic coating and from engine abrasion. In the development and application process, synthetic ashing from GPFs is challenging. The ash of the lubrication oil can be increased in various ways, like oil-doped fuel, a separate oil burner, or changes in the piston-cylinder system of the engine. However, these methods show major disadvantages. For this reason, an improved approach is presented in this study, which allows a quick response to changes in combustion (e.g., engine knocking) and producing ash, which is more realistic due to its primary particle size and the density of ash plugs, in a shorter time. Therefore, an approach to accelerate ash loading by active oil injection using a multi-point injection (MPI) system is introduced. With the help of this methodology, an ashing capacity of 1.21 g/h is implemented, which is a high rate compared to other investigations. The primary particle size (evaluated by means of a transmission electron microscope), is in the same size range as those detected at the full-load curve during regular operation. A computer tomographic (CT) analysis of the incinerated particulate filter also shows that a very high density of ash plugs can be realized, which has also been found in the literature for real applications. In addition, with the help of a mass spectrometer (MS) and an intermediate weighing of the particulate filter, the current ash loading of the GPF could be determined with an accuracy of 1\%.}, language = {en} } @inproceedings{SchneiderMuehlbauerSittletal., author = {Schneider, Sebastian and M{\"u}hlbauer, Christian and Sittl, Christopher and Rottengruber, Hermann and Rabl, Hans-Peter and Wagner, Marcus and Verhey, Jesko L.}, title = {Tickerger{\"a}uschanalyse an einem Otto-DI-Motor mittels empirischer Bewertungsformel}, series = {Motor- und Aggregate-Akustik: 11. Magdeburger Symposium, Tagungsband}, booktitle = {Motor- und Aggregate-Akustik: 11. Magdeburger Symposium, Tagungsband}, editor = {Rottengruber, Hermann and Luft, Tommy and Schneider, Sebastian}, publisher = {Otto-von-Guericke-Universit{\"a}t}, address = {Magdeburg}, isbn = {978-3-948749-02-6}, doi = {10.25673/36611}, pages = {65 -- 86}, abstract = {Beim Kauf eines Pkw wird der akustische Qualit{\"a}tseindruck eines Fahrzeugantriebstrangs stetig relevanter. Die wahrgenommene Ger{\"a}uschqualit{\"a}t des Motoraggregates nimmt hierbei eine Schl{\"u}sselrolle ein. Aufgrund der Auspr{\"a}gung einzelner St{\"o}rger{\"a}usche wird jene Ger{\"a}uschqualit{\"a}t negativ beeinflusst. Diese als unangenehm empfundenen Ger{\"a}uschkomponenten gilt es im Rahmen der Fahrzeugentwicklung weiter zu reduzieren, wobei die Identifikation und Bewertung st{\"o}render Ger{\"a}uschanteile am Motorgesamtger{\"a}usch Voraussetzungen f{\"u}r eine effektive Akustikoptimierung sind. Vor allem das impulshafte Tickerger{\"a}usch wird bei Otto-DI-Motoren als besonders l{\"a}stig eingestuft, weswegen dieser Beitrag darauf abzielt, die tickernden Ger{\"a}uschanteile aus dem Gesamtger{\"a}usch zu analysieren und zu bewerten. Hierzu wurde eine empirische Formel entwickelt, welche die tickernden Ger{\"a}uschanteile in ihrer Intensit{\"a}t in Grenzen einstufen kann. Diese ist rein empfindungsbasiert und besteht aus der Impulshaftigkeit, der Lautheit sowie der Sch{\"a}rfe des Motorgesamtger{\"a}usches. Wie auch bei anderen psychoakustischen Bewertungsskalen wurde die Benotung von 1 (sehr tickernd) bis 10 (nicht tickernd) vorgenommen. Anhand von H{\"o}rversuchen mithilfe einer Expertenjury konnte die Tickerger{\"a}uschbewertungsformel anschließend verifiziert werden. Hiernach kann pr{\"a}zise ausgesagt werden, in welchen Motorkennfeldbereichen das Tickerger{\"a}usch die Angenehmheit des Motorgesamtger{\"a}usches untergr{\"a}bt.}, language = {de} } @inproceedings{RiegerOetjenvandeParetal., author = {Rieger, Anna and Oetjen, Arne and van de Par, Steven and Rabl, Hans-Peter}, title = {Geh{\"o}rbezogene Modellierung der Dissonanz}, series = {Tagungsband DAGA 2021: 47. Jahrestagung f{\"u}r Akustik, 15.-18. August 2021, Wien und Online}, volume = {47}, booktitle = {Tagungsband DAGA 2021: 47. Jahrestagung f{\"u}r Akustik, 15.-18. August 2021, Wien und Online}, publisher = {Deutsche Gesellschaft f{\"u}r Akustik e.V.}, pages = {1034 -- 1037}, language = {de} } @misc{AltmannGadererRabl, author = {Altmann, Robert and Gaderer, Matthias and Rabl, Hans-Peter}, title = {Pr{\"u}fstandsuntersuchungen an einem DEUTZ NRMM Motor mit Raps{\"o}lkraftstoff und Optimierung des Betriebs- und Emissionsverhaltens durch statistische Versuchsplanung}, series = {18. Internationaler Fachkongress "Kraftstoffe der Zukunft 2021" - digital \& international vernetzt!, online}, journal = {18. Internationaler Fachkongress "Kraftstoffe der Zukunft 2021" - digital \& international vernetzt!, online}, language = {de} }